2FSK数字调制通信系统

华北科技学院毕业设计（论文）

第 1 页 共 43 页

毕 业 设 计 论 文

设计/论文题目： 2FSK数字调制通信系统的毕业设计

班 级：

姓 名：

指导老师：

完成时间： 2009.12

2FSK数字调制通信系统的设计

第 2 页 共 43 页 2FSK数字调制通信系统的设计

摘要

调制解调器是通信系统中的关键设备，其性能的好坏直接关系到整个系统的性能。本次设计的FSK调制系统具有抗干扰、抗噪声、抗衰减性能较强、技术复杂程度比较低、成本低等诸多优点，因而广泛应用与实际电路中。在中低速数据传输通信系统中得到了较为广泛的应用。此外，许多集成芯片里也用到了FSK调制技术。

本次设计的FSK电路可广泛用于计算机网络、办公自动化、远程自控系统及移频通信中。现代通信系统要求通信距离远、通信容量大、传输质量好。作为其关键技术之一的调制解调技术一直是人们研究的一个重要方向。从最早的模拟调幅调频技术的日臻完善,到现在数字调制技术的广泛运用,使得信息的传输更为有效和可靠.。采用FSK调制方式的主要优点是：①无需载波恢复，大大降低了系统复杂度。②对幅度的非线性抗干扰能力强。因为FSK信号为恒包络信号，其信息完全包含在信号的过零点上，所以比起调幅信号，其对幅度非线性抗干扰能力要强。③调制解调易用软硬件实现，简单易懂。

关键字： VHDL语言；2FSK调制；2FSK解调；MFSK调制

华北科技学院毕业设计（论文）

第 3 页 共 43 页 2FSK Digital modems Communication System Design

Summary

Modem is the key equipment of communications system; its performance will have a

direct effect on the performance of the whole system. The design of the FSK modulation

system has advantages such as anti-jamming, anti-noise, high-attenuation performance,

relatively low technical complexity and low cost, thus widely applying in actual circuit. It has

been more widely used in the low-speed data transmission communication system. In addition,

many integrated chip also used the FSK modulation technique.

The design of the FSK circuit can be widely used in computer networking, office

automation, remote-controlled system and the frequency shift in communication. Modern

communication systems require far distance communications, telecommunications capacity,

and transmission quality. As one of the key technologies of its modem technology has always

been an important researching direction of people. From the earliest AM FM analog

technology improving, and now digital modulation of the extensive use of technology,

making the transmission of information more effective and reliable. The main advantages of

using FSK modulation are: ① without carrier recovery, significantly reducing system

complexity. ② strong anti-interference capability on the rate of non-linear. Because the FSK

signals are constant envelope signals, the information are totally included in the over 0.1

signal point, rather than AM signals, having stronger anti-interference capability on the rate of

non-linear. ③ modem is easy to achieve by using software and easy-to-understand.

Key word: VHDL Language；The 2FSK make；The 2FSK solution adjust；The MFSK make

2FSK数字调制通信系统的设计

第 4 页 共 43 页 绪论

如今社会通信技术的发展速度可谓日新月异，计算机的出现在现代通信技术的各种媒体中占有独特的地位，计算机在当今社会的众多领域里不仅为各种信息处理设备被使用，而且它与通信向结合，使电信业务更加丰富。随着人类经济和文化的发展，人们对通信技术性能的需求也越来越迫切，从而又打打推动了通信科学的发展。

在通信理论上，先后形成了“过滤和预测理论”、“香浓信息论”、“纠错编码理论”、“信源统计特性理论”、“调制理论”等。通信作为社会的基本设施和必要条件，引起的世界各国的广泛关注，通信的目的就是从一方向另一方传送信息，给对方以信息，但是消息的传送一般都不是直接的，它必须借助于一定形式的信号才能便于远距离快速传输和进行各种处理。

虽然基带信号可以直接传输，但是目前大多数信道不适合传输基带信号。现有通信网的主体为传输模拟信号而设计的，基待数字信号不能直接进入这样的通信网。基带信号一般都包含有频率较低，甚至是直流的分量，很难通过有限尺寸的天线得到有效辐射，因而无法利用无线信道来直接传播。对于大量有线信道，由于线路中多半串接有电容器或并接有变压器等隔直流元件，低频或直流分量就会受到很大限制。因此，为了使基带信号能利用这些信道进行传输，必须使代表信息的原始信号经过一种变换得到另一种新信号，这种变换救是调制。实际中一般选正弦信号为基带信号，称为载波信号。代表所传信息的原始信号，使调制载波的信号。调制救是从载波的一个参量的变化来反映调制信号变化的过程。用载波幅度的变化来反映调制信号的称为振幅调制；用载波的频率、相位反映调制信号变化的调制分别成为频率调制和相位调制。而实现这些调制过程得设备成为调制器。从已调波形中恢复调制信号的过程称为解调，相应的设备成为解调器。一般讲调制器和解调器做成一个设备，可用于双向传输，称为调制解调器。

调制的另一目的是便于线路复用。在进行夺路传输时，各路数据的原始基带型号的频谱往往是相互重叠的，不能在同一线路上同时出数。经过调制后，各路信号可已搬移到频带湖不重叠的频段去传输，从而避免多路传输中的相互干扰。基于这种目的，信号经调制后在传输的方式又称为频带传输。

调制信号时模拟信号的称为模拟调制，模拟调制是对载波信号的参量惊醒连续调制，在接受端则对载波信号的调制参量连续地估值；而数字调制则是用载波的某些离散状态来表征所传输的信息，在接受端也只要对载波信号的离散调制参量进行检测。二进华北科技学院毕业设计（论文）

第 5 页 共 43 页 制数字调制所用调制信号由代表“0”“1”的数字信号脉冲序列组成。因此，数字调制信号也成为键控信号。在二进制振幅调制、频率调制和相位调制分别称为振幅键控（ASK）、频移键控（FSK）、相移键控（PSK）。数字调制产生模拟信号，其载波参量的离散状态是与数字数据相对应的，这种信号适宜于在带通型的模拟信道上传输。

频率调制是利用载波的频率变化来传输信息的，其中最简单的一种方式是二进制频移键控（2FSK）调制，它是继振幅键控信号之后出现比较早的一种调制方式。由于它的抗衰减性能优于ASK，设备又不算复杂，实现也比较容易，所以一直在很多场合，例如在中低速数据传输，尤其在有衰减的无线信道中广泛应用。二进制频移键控（2FSK）用靠近在载波的两个不同频率表示两个二进制数。FSK信号有两种产生方法：载波调频法和频率选择法。载波调频法产生的是相位连续的FSK信号，相位连续FSK信号一般由一个振荡器产生，用基带信号改变振荡器的参数，使震荡频率发生变化，这时相位是连续的。频率选择法一般是相位不连续的FSK信号，相位不FSK信号一般由两个不同频率的振荡器长生，由基带信号控制着两个频率信号的输出。由于这两个振荡器是相互独立的因此在转换或相反的过程中，不能保证相位的连续。了解了2FSK信号的基本概念后，利用Quartus II软件中的VHDL语言对2FSK频移键控系统就行调制、解调的程序设计；程序设计运行成功后，在利用VHDL语言对2FSK频移键控系统进行调制、解调的波形仿真；最后通过VHDL语言制作出2FSK频移键控系统调制、解调的电路图。

2FSK数字调制通信系统的设计

第 6 页 共 43 页 1. EDA技术简介

EDA技术就是依靠功能强大的电子计算机，在EDA工具软件平台上，对以硬件描述语言HDL（Hardware Description Language）为系统逻辑描述手段完成的设计文件，自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、仿真，直至下载到可编程逻辑器件CPLD/FPGA或专用集成电路ASIC（Application Specific Integrated Circuit）芯片中，实现既定的电子电路设计功能。EDA技术可把数字通信技术，微电子技术和现代电子设计自动技术结合起来，实现硬件设计软件化，加速了数字通信系统设计的效率，降低了设计成本。

利用EDA技术进行电子系统的设计，具有以下几个特点：(1) 用软件的方式设计硬件；(2) 用软件方式设计的系统到硬件系统的转换是由有关的开发软件自动完成的；(3)

设计过程中可用有关软件进行各种仿真；(4) 系统可现场编程，在线升级；(5) 整个系统可集成在一个芯片上，体积小、功耗低、可靠性高。因此，EDA技术是现代电子设计的发展趋势。